Simulador y Plataforma de robótica móvil desarrollado en EJS

Transcripción

1 Simulador y Plataforma de robótica móvil desarrollado en EJS Ernesto Fabregas, Gonzalo Farias Castro, Sebastián Dormido-Canto, Sebastián Dormido Bencomo. Escuela Técnica Superior de Ingeniería Informática Departamento de Informática y Automática Universidad Nacional de Educación a Distancia

2 Contenidos 1. Introducción 2. Conceptos preliminares Modelo del robot diferencial Control de posición Evasión de obstáculos Control de formaciones 3. Implementación del simulador Partes del simulador Plataforma 4. Conclusiones y trabajos futuros

3 Modelo del robot diferencial (1/1) Modelo diferencial v: velocidad lineal w: velocidad angular θ: orientación L: distancia entre ruedas C(x c,y c ): coordenadas centro R: radio de giro x c = v cosθ y c = v sinθ θ = w v = v i+v d 2 w = v i+v d L = R(w i+w d ) 2 = R(w i+w d ) L

4 Control de posición (1/2) d = y p y c 2 + (x p x c ) 2 α = tan 1 y p y c x p x c P(x p,y p ) + - d α C ʋ ω Robot C(x c,y c ) θ

5 Control de posición (2/2) Control Robusto [1] v = k p *d w = k α *e θ + k β *β Control Normal [2] v = k p *d w = w max *sin(e θ ) Control Baillieul [3] v = k 1 *d w= k 2 *e θ + k 1 *sin(e θ ) [1] R. Siegwart, I. R. Nourbakhsh. Introduction to Autonomous Mobile Robots [2] V. J. González, R. Parkin, M. López, J. Dorador, M. Guadarrama. A wheeled mobile robot with obstacle avoidance capability. Ing. Mecánica. Vol. 1, num. 5, pp [3] J. Baillieul. The Geometry of Sensor Information Utilization in Nonlinear Feedback Control of Vehicle Formations. College of Engineering, Boston University, Boston. USA

6 Algoritmo de evasión de obstáculos (1/1) Virtual Field Histogram (VFH*) [4] [4] J. Borenstein and Y. Koren. The vector field histogram-fast obstacle avoidance for mobile robots. IEEE Journal of Robotics and Automation, 7(3), pp , 1991.

7 Control de formaciones (1/2) Formaciones de tipo maestro-esclavos

8 Control de formaciones (2/2) Control no cooperativo N E f (t) = E pi t i=1 v m (t) = K p E pm t K f E f (t) [5] Jonathan R. T. Lawton, Randal W. Beard, Brett J. Young. A Decentralized Approach to Formation Maneuvers. IEEE Transactions on Robotics and Automation, vol. 19, no. 6, 2003.

9 Control de formaciones (2/2) Control cooperativo N E f (t) = E pi t i=1 v m (t) = K p E pm t K f E f (t) [5] Jonathan R. T. Lawton, Randal W. Beard, Brett J. Young. A Decentralized Approach to Formation Maneuvers. IEEE Transactions on Robotics and Automation, vol. 19, no. 6, 2003.

10 Contenidos 1. Introducción 2. Conceptos preliminares Modelo del robot diferencial Control de posición Evasión de obstáculos Control de formaciones 3. Implementación del simulador Partes del simulador Plataforma 4. Conclusiones y trabajos futuros

11 Implementación del Simulador (1/3) Menú Arena Gráficos Propiedades Experimentos

12 Implementación del Simulador (2/3) Funcionalidades: - Cambiar el número de robots y obstáculos. - Modificar propiedades de los robots (radio de giro, campo de visión, etc). - Cambiar ley de control de posición. - Propiedades del algoritmo de evasión de obstáculos. - Experimentos con obstáculos móviles. - Control de formaciones (pre-establecida o libre). - Experimentos de control cooperativo.

13 Implementación del Simulador (3/3) Experimentos: - Experimento 1 (1 obstáculo, 1 robot). Robots (radio giro, margen visión, histograma). Evasión de obstáculos (obstáculos móviles). Ley de control. - Experimento 2 (varios obstáculos, varios robots). Tipos de formaciones. Control cooperativo.

14 Plataforma con Robots Moway (1/3) Componentes de la plataforma

15 Plataforma con Robots Moway (2/3) Arquitectura Cliente-Servidor

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17 Contenidos 1. Introducción 2. Conceptos preliminares Modelo del robot diferencial Control de posición Evasión de obstáculos Control de formaciones 3. Implementación del simulador Partes del simulador Plataforma 4. Conclusiones y trabajos futuros

18 Conclusiones El resultado de este trabajo es un Simulador totalmente interactivo que permite desarrollar experimentos de control de formación de robots móviles con evasión de obstáculos. Una plataforma con robots móviles que permite realizar experimentos de control de formación de forma remota.

19 Simulador de robótica móvil desarrollado en EJS Muchas Gracias Escuela Técnica Superior de Ingeniería Informática Departamento de Informática y Automática Universidad Nacional de Educación a Distancia